融入可控阻尼的康复机器人自适应交互控制

作     者：王玉成 贾庆轩 褚明 毕敬峰 WANG Yucheng;JIA Qingxuan;CHU Ming;BI Jingfeng

作者机构：北京邮电大学自动化学院北京100876 

基　　金：北京市自然科学基金资助项目(3202021) 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第59卷第21期

页      码：188-198页

摘      要：针对外骨骼康复机器人的人机交互柔顺控制,以肩-肘二自由度上肢康复机器人为研究对象,提出一种融入可控阻尼的内外环嵌套式自适应阻抗控制方法,同步实现关节轨迹的超调量抑制和变强度训练。首先,通过磁流变阻尼器与关节电动机并联输出的结构模式,将电磁阻尼力矩引入康复机器人的动力学方程,进而设计关节轨迹跟踪器作为内环控制器,该控制器以关节角速度和角加速度作为输入,实时计算调整阻尼力矩的励磁电流值和关节力矩增益系数,实现超调量抑制。其次,利用Lyapunov函数设计自适应轨迹生成器作为外环控制器,该控制器以交互力、关节角速度及角加速度作为输入,实时计算并修正期望轨迹,通过调节对抗模型的刚度参数,实现对人机交互力的自适应和变强度训练。数值仿真实验结果表明,与未引入可控阻尼的控制方法相比,肩、肘关节的超调量下降率分别优于96.2%、97.5%,且只需调整刚度参数即能实现变强度训练,验证了所提方法的可行性与有效性。

主 题 词：可控阻尼 自适应 主动康复训练 阻抗控制 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2023.21.188

馆 藏 号：203125443...